JP2002273478A - スケール防止方法 - Google Patents

スケール防止方法

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JP2002273478A
JP2002273478A JP2001081329A JP2001081329A JP2002273478A JP 2002273478 A JP2002273478 A JP 2002273478A JP 2001081329 A JP2001081329 A JP 2001081329A JP 2001081329 A JP2001081329 A JP 2001081329A JP 2002273478 A JP2002273478 A JP 2002273478A
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polymer
ozone
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Takashi Suzuki
隆 鈴木
Shoei Hirano
昭英 平野
Hermann Kempen
ケンペン ハーマン
Katsuhiro Ishikawa
克廣 石川
Masahiro Shiratani
正広 白谷
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Kurita Water Industries Ltd
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JSR Corp
Kurita Water Industries Ltd
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
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Abstract

(57)【要約】 【課題】殺菌のためにオゾンが使用されている水系にお
いて、水中にスケール防止のための最適平均分子量範囲
のポリマー系スケール防止剤を存在させ、スケールの発
生を効果的に防止することができるスケール防止方法を
提供する。 【解決手段】殺菌のためにオゾンが使用されている水系
において、オゾンにより分解された後の平均分子量がス
ケール防止のための最適平均分子量範囲となる高分子量
のポリマー系スケール防止剤を添加することを特徴とす
るスケール防止方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スケール防止方法
に関する。さらに詳しくは、本発明は、殺菌のためにオ
ゾンが使用されている水系において、水中にスケール防
止のための最適平均分子量範囲のポリマー系スケール防
止剤を存在させ、スケールの発生を効果的に防止するこ
とができるスケール防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、冷却水系、給水配管系などに
おいて、水と接触する金属表面へのスケールの付着、汚
れの沈積、汚れの下部で発生する局部腐食などを防止す
る目的で、スケール防止剤及び汚れ防止剤として、カル
ボキシル基を有するポリマーが使用されている。これら
の水系では、微生物の生育やスライムの生成を防止する
ために、通常、殺菌処理が行われている。殺菌処理とし
ては、塩素処理が最も一般的である。しかし、塩素剤
は、有機物によって汚染された水系では、発ガン性の疑
いのある有機ハロゲン化物を生成することがあり、その
使用が制限されつつある。塩素処理に代わる安全性の高
い殺菌処理として、オゾン処理が普及しつつある。塩素
処理の場合には、ポリマー系スケール防止剤は化学的に
安定で、そのスケール防止効果は、塩素処理によって阻
害されることはない。しかし、オゾンは塩素剤よりも酸
化力が強く、ポリマー系スケール防止剤を酸化分解し
て、その分子量を低下させる。ポリマー系スケール防止
剤がその効果を発揮するためには、最適平均分子量範囲
があり、平均分子量が高過ぎても、低過ぎても、その効
果は低下する。従来は、ポリマー系スケール防止剤の分
解による分子量の低下を考慮せず、最適平均分子量のポ
リマー系スケール防止剤を水系に添加して、スケール付
着や、スラッジ堆積による障害を防止することが行われ
てきた。例えば、特開平5−123698号公報には、
重量平均分子量1,500〜35,000のアクリル酸又
はメタクリル酸のホモポリマー又はコポリマーを使用す
る再循環冷却水の処理方法が提案されている。しかし、
この従来の方法をオゾンによる殺菌処理が行われている
水系に適用すると、ポリマー系スケール防止剤がオゾン
により酸化、分解され、その分子量が低下して、ポリマ
ー系スケール防止剤のスケール防止効果が低下すること
が、本発明者らの研究によって明らかになった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、殺菌のため
にオゾンが使用されている水系において、水中にスケー
ル防止のための最適平均分子量範囲のポリマー系スケー
ル防止剤を存在させ、スケールの発生を効果的に防止す
ることができるスケール防止方法を提供することを目的
としてなされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、殺菌のためにオ
ゾンが使用されている特定の水系において、スケール防
止効果を発揮するためのポリマー系スケール防止剤の最
適平均分子量範囲、及び、オゾンの供給速度とポリマー
系スケール防止剤の分解速度との関係を求め、分解後の
ポリマー系スケール防止剤の平均分子量がスケール防止
効果を発揮する最適平均分子量範囲内になる初期平均分
子量のポリマー系スケール防止剤を添加することによ
り、効果的にスケールの付着を防止し得ることを見いだ
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。す
なわち、本発明は、(1)殺菌のためにオゾンが使用さ
れている水系において、オゾンにより分解された後の平
均分子量がスケール防止のための最適平均分子量範囲と
なる高分子量のポリマー系スケール防止剤を添加するこ
とを特徴とするスケール防止方法、(2)ポリマー系ス
ケール防止剤が、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン
酸、無水マレイン酸又はイタコン酸のホモポリマー又は
コポリマーである第1項記載のスケール防止方法、及
び、(3)(1)試験により、ポリマー系スケール防止剤
の平均分子量とスケール防止効果の関係から、スケール
防止効果を発揮するための最適平均分子量範囲を求め、
(2)試験により、オゾンの供給速度とポリマー系スケー
ル防止剤の分解速度との関係を求め、(3)オゾンの供給
速度及びポリマー系スケール防止剤とオゾンの接触時間
より、分解後のポリマー系スケール防止剤の平均分子量
がスケール防止効果を発揮する最適平均分子量範囲内に
なる初期平均分子量を求め、(4)該初期平均分子量のポ
リマー系スケール防止剤を水系に添加する第1項記載の
スケール防止方法、を提供するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明のスケール防止方法におい
ては、殺菌のためにオゾンが使用されている水系におい
て、オゾンにより分解された後の平均分子量がスケール
防止のための最適平均分子量範囲となる高分子量のポリ
マー系スケール防止剤を添加する。本発明方法を適用し
得るスケール成分に特に制限はなく、例えば、炭酸カル
シウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、フッ化カ
ルシウム、ケイ酸カルシウム、りん酸カルシウム、蓚酸
カルシウム、りん酸亜鉛、水酸化亜鉛、炭酸亜鉛、水酸
化亜鉛、ケイ酸亜鉛、ケイ酸マグネシウム、水酸化マグ
ネシウム、水酸化第二鉄、酸化鉄、土砂、微生物フロッ
クなどを挙げることができる。本発明方法は、下記の手
順により実施することが好ましい。 (1)水系でスケール防止剤(分散剤)として使用され
るポリマー系スケール防止剤の平均分子量と各種のスケ
ール生成物質及び懸濁物質に対するスケール防止効果の
関係から、スケール防止効果を発揮するための最適平均
分子量範囲を求める。本発明方法において、ポリマー系
スケール防止剤の平均分子量の測定方法は、同一の方法
を用いる限り特に制限はなく、例えば、浸透圧法、溶液
粘度法、光散乱法、超遠心法、ゲル・パーミエーション・
クロマトグラフィー(GPC)法などを挙げることがで
きる。これらの中でGPC法を特に好適に用いることが
できる。組成が同一で、平均分子量の異なるポリマー系
スケール防止剤は、ポリマーの重合条件を変えて、平均
分子量の異なるポリマー系スケール防止剤を合成するこ
とができ、あるいは、高分子量のポリマー系スケール防
止剤を合成し、高分子量のポリマー系スケール防止剤と
オゾンとを水中で接触させ、高分子量のポリマー系スケ
ール防止剤をオゾンによって分解することにより、平均
分子量の異なるポリマー系スケール防止剤を調製するこ
ともできる。高分子量のポリマー系スケール防止剤のオ
ゾンによる分解は、連続的に平均分子量の異なるポリマ
ー系スケール防止剤を調製することができるので、ポリ
マー系スケール防止剤の平均分子量とスケール防止効果
の関係についてのデータを収集するためには好都合であ
る。ポリマー系スケール防止剤のスケール防止効果(分
散効果)は、対象となるスケール成分の過飽和溶液を調
製し、これにポリマー系スケール防止剤を添加して、ス
ケール成分の析出、沈殿防止に必要なポリマー系スケー
ル防止剤の濃度を測定することにより判定することがで
きる。また、懸濁物質の場合には、対象となる物質の水
懸濁液を調製し、これにポリマー系スケール防止剤を添
加して、懸濁物質の沈降速度を低下させるために必要
な、ポリマー系スケール防止剤の濃度の測定を行うこと
ができる。また、伝熱面におけるスケール付着速度の測
定などにより、ポリマー系スケール防止剤の分子量とス
ケール防止効果の関係についてのデータを収集すること
もできる。
【0006】(2)ポリマー系スケール防止剤の水溶液
を調製し、この水溶液に連続的にオゾンを供給して、ポ
リマー系スケール防止剤の平均分子量の経時変化を測定
する。この試験において、ポリマー系スケール防止剤の
濃度、オゾン供給速度、オゾン濃度、オゾン供給時間、
水温などを変化させ、これらのデータより、オゾン供給
速度又はオゾン濃度と、ポリマー系スケール防止剤の分
解速度との関係を求める。(3)対象となるオゾンによ
る殺菌処理が実施されている水系において、ポリマー系
スケール防止剤の使用濃度、オゾンの供給速度、ポリマ
ー系スケール防止剤の系内滞留時間を確認する。(2)項
において求めたデータを使用して、その水系においてポ
リマー系スケール防止剤がオゾンにより分解され、分子
量が低下した状態で、その平均分子量を最適範囲内に保
ち、スケール防止効果を発揮するための、ポリマー系ス
ケール防止剤の初期平均分子量を決定する。(4)(3)
項で求めた初期平均分子量を有するポリマー系スケール
防止剤を、当該水系に添加する。この方法により、オゾ
ンによってポリマー系スケール防止剤が分解され、分子
量が低下した状態において、水中のポリマー系スケール
防止剤の平均分子量は、スケール防止効果を発揮し得る
最適範囲となる。したがって、従来法におけるポリマー
系スケール防止剤のオゾン分解による分子量低下に起因
するスケール防止効果の低下を防止することができる。
【0007】本発明方法に用いるポリマー系スケール防
止剤は、カルボキシル基を有するポリマーであることが
好ましく、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無
水マレイン酸又はイタコン酸のホモポリマー又はコポリ
マーであることがより好ましい。アクリル酸、メタクリ
ル酸、マレイン酸、無水マレイン酸又はイタコン酸のコ
ポリマーは、これらのモノマーのコポリマーであって
も、これらのモノマーと共重合する他のモノマーとのコ
ポリマーであってもよい。また、アクリル酸、メタクリ
ル酸、マレイン酸、無水マレイン酸又はイタコン酸のコ
ポリマーは、2種類のモノマー単位を有するコポリマー
であっても、3種類のモノマー単位を有するターポリマ
ーであっても、あるいは、4種類以上のモノマー単位を
有する四元以上のコポリマーであってもよい。アクリル
酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸又はイ
タコン酸と共重合する他のモノマーに特に制限はなく、
例えば、(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリル酸−2
−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキ
シプロピル、2−メチル−1,3−ブタジエン−1−ス
ルホン酸、2−メチル−1,3−ブタジエン−3−スル
ホン酸、2−メチル−1,3−ブタジエン−4−スルホ
ン酸、1,3−ペンタジエン−1−スルホン酸、1,3−
ペンタジエン−2−スルホン酸、1,3−ペンタジエン
−3−スルホン酸、1,3−ペンタジエン−4−スルホ
ン酸、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン−1−スル
ホン酸、2−メチル−1,3−ペンタジエンー4−スル
ホン酸、3−メチル−1,3−ペンタジエン−1−スル
ホン酸、2−メチル−1,3−ブタジエン−1,3−ジス
ルホン酸、2−メチル−1,3−ブタジエン−1,4−ジ
スルホン酸、(メタ)アクリルアミド−2−メチルエタン
スルホン酸、(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパ
ンスルホン酸、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパ
ンスルホン酸、ビニルスルホン酸、アシッドホスホオキ
シエチル(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシエ
チレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(メタ)アク
リロニトリル、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリ
ル酸グリシジル、N−メチロール(メタ)アクリルアミ
ド、スチレン、α−メチルスチレン、スチレンスルホン
酸、ビニルトルエン、酢酸ビニルなどや、これらのモノ
マーの塩などを挙げることができる。これらのモノマー
は、1種を用いることができ、あるいは、2種以上を組
み合わせて用いることもできる。
【0008】本発明のスケール防止方法は、対象水系に
おいて、ポリマー系スケール防止剤とオゾン以外の水処
理剤、例えば、金属腐食防止剤、キレート剤、ポリマー
系以外のスケール防止剤(分散剤)、オゾン以外の殺菌
剤などが併用されている場合にも適用することができ
る。金属腐食防止剤としては、例えば、亜鉛塩、ニッケ
ル塩などの多価金属塩、ヒドロキシエチリデンジホスホ
ン酸塩などのホスホン酸塩、ホスホノブタントリカルボ
ン酸塩などのホスホノカルボン酸塩、正りん酸塩、ヘキ
サメタりん酸塩などの重合りん酸塩、りん酸エステル
類、アゾール類、アミン類などを挙げることができる。
スケール防止剤としては、例えば、ホスホン酸塩、ホス
ホノカルボン酸塩、重合りん酸塩、りん酸エステル類な
どを挙げることができる。殺菌剤としては、例えば、第
四級ホスホニウム塩類、第四級アンモニウム塩類、塩素
化メチルイソチアゾリン、塩素化又は臭素化メチルヒダ
ントイン、2−ブロモ−2−ニトロ−1,3−プロパン
ジオール、2,2−ジブロモ−3−ニトリロプロピオン
アミドなどの有機ハロゲン化合物、グルタルアルデヒ
ド、メチレンビスチオシアネートなどを挙げることがで
きる。本発明のスケール防止方法によれば、殺菌のため
に使用されるオゾンにより、ポリマー系スケール防止剤
が分解され、平均分子量がその最適範囲以下に低下して
スケール防止効果が低下する水系において、オゾンによ
り分解された後のポリマー系スケール防止剤の平均分子
量を予測し、分解後の平均分子量が最適平均分子量範囲
に入る初期平均分子量のポリマー系スケール防止剤を添
加することにより、良好なスケール防止効果を得ること
ができる。本発明方法によれば、冷却水系、温水系など
において、加熱管、熱交換器、凝縮器、重合釜、配管な
どへのスケール、スラッジ、腐食生成物、スライムなど
の付着又は沈積を防ぎ、伝熱阻害、流量低下、局部腐食
発生などの障害の発生を効果的に防止することができ
る。
【0009】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例1(最適平均分子量範囲の決定) [ターポリマーの合成]撹拌機、還流冷却器、滴下ロー
ト、窒素ガス導入管を付設した四つ口セパラブルフラス
コに、溶媒としての水及び重合開始剤としての過酸化水
素を入れ、雰囲気を窒素ガスで置換し、加熱下に、イソ
プレンスルホン酸、アクリル酸及びメタクリル酸−2−
ヒドロキシエチル(モル比20/70/10)の水溶液
を滴下し、滴下終了後さらに重合を続けたのち、水酸化
ナトリウム水溶液を添加して部分中和を行った。モノマ
ー水溶液の滴下速度、重合温度、過酸化水素添加量、単
量体水溶液滴下終了後の重合時間を変化させることによ
り、GPC法により、ポリスチレンスルホン酸ナトリウ
ムを標準試料として求めた平均分子量が100,00
0、50,000、30,000、26,000、16,0
00、13,000、11,000、8,000及び6,0
00の9種のターポリマーを得た。 [カルシウムイオンとのゲル生成試験]500mLコニカ
ルビーカーに、脱塩水、硼酸−硼酸ナトリウムpH緩衝
液、ターポリマー水溶液、塩化カルシウム水溶液の順に
加え、pH8.5、ターポリマー濃度100mg/L、カル
シウム硬度50mgCaCO3/Lの試験液500mLを調製し
た。さらに、添加する塩化カルシウム水溶液の量を変え
て同様な操作を繰り返すことにより、カルシウム硬度1
00、200、300、400、500、600、70
0、800、900、1,000及び1,100mgCaCO3
/Lの試験液各500mLを調製した。コニカルビーカー
をポリエチレンフィルムでシールして、水温を90℃に
調整した恒温槽に入れ、1時間放置した。その後、ター
ポリマーとカルシウムイオンが結合して生成するゲルに
よって生じる試験液の濁度を測定し、試験液に白濁が認
められない試験液の最大のカルシウム硬度を、ターポリ
マーの限界ゲル生成カルシウム硬度とした。限界ゲル生
成カルシウム硬度が高いターポリマーほど、水中でスケ
ールを析出することなく、カルシウム分を安定に溶存す
ることができる。 [りん酸カルシウム沈殿防止試験]500mLコニカルビ
ーカーに、脱塩水、硼酸−硼酸ナトリウムpH緩衝液、塩
化カルシウム水溶液、ターポリマー水溶液、りん酸ナト
リウム水溶液の順に加え、pH8.6、ターポリマー濃度
3mg/L、カルシウム硬度100mgCaCO3/L、りん酸
イオン濃度10mgPO4 3-/Lの試験液500mLを調製し
た。コニカルビーカーをポリエチレンフィルムでシール
して、水温を60℃に調整した恒温水槽に入れた。40
時間後に、試験液を孔径0.1μmのろ紙でろ過し、ろ
液中の残留りん酸イオン濃度を分析した。さらに、添加
するターポリマー水溶液の量を変えて同様の操作を繰り
返すことにより、ターポリマー濃度4,5,6,7,
8,9,10、11又は12mg/Lの試験液を調製し、
同様な試験を行った。残留りん酸イオン濃度が9mgPO4
3-/L以上(残留率90%以上)となる最小のターポリ
マー濃度を、そのターポリマーの限界りん酸カルシウム
沈殿防止濃度とした。限界りん酸カルシウム沈殿防止濃
度が低いターポリマーほど、りん酸カルシウムに対して
優れたスケール防止効果を示す。 [水酸化鉄沈殿防止試験]500mLコニカルビーカー
に、脱塩水、ターポリマー水溶液、炭酸水素ナトリウム
水溶液、ケイ酸ナトリウム3号水溶液、塩化カルシウム
水溶液、硫酸マグネシウム水溶液、塩化第二鉄水溶液の
順に加え、最後に1重量%硫酸水溶液又は1重量%水酸
化ナトリウム水溶液を用いてpH調整を行い、pH8.8、
ターポリマー3mg/L、カルシウム硬度250mgCaCO3
/L、マグネシウム硬度100mgCaCO3/L、Mアルカ
リ度250mgCaCO3/L、シリカ100mgSiO2/L、全
鉄10mgFe/Lの試験液500mLを調製した。コニカル
ビーカーをポリエチレンフィルムでシールして、水温を
30℃に調整した恒温水槽に入れ、20時間放置したの
ちビーカーを取り出し、上澄み液の溶存鉄濃度を分析し
た。さらに、添加するターポリマー水溶液の量を変えて
同様の操作を繰り返すことにより、ターポリマー濃度
4,5,6,7,8,9,10又は12mg/Lの試験液
各500mLを調製し、同様な試験を行った。鉄濃度が9
mgFe/L以上(残留率90%以上)となる、最小のター
ポリマー添加濃度を、そのターポリマーの限界水酸化鉄
沈殿防止濃度とした。限界水酸化鉄沈殿防止濃度が低い
ターポリマーほど、水酸化鉄に対して優れたスケール防
止効果を示す。試験の結果を、第1表に示す。
【0010】
【表1】
【0011】第1表に見られるように、イソプレンスル
ホン酸/アクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエ
チル(モル比20/70/10)のターポリマーは、分
子量が高いほど、カルシウムイオンとゲル化し難く、水
酸化鉄に対するスケール防止効果が優れている。その反
面、りん酸カルシウムに対するスケール防止効果は、高
分子量になると低下し、平均分子量6,000〜26,0
00の範囲で、ほぼ安定した良好な効果を示す。これら
の試験結果より、カルシウム硬度を含む水系において、
このポリマーを添加して、りん酸カルシウムと水酸化鉄
の両者に対して良好なスケール防止効果が得られる最適
平均分子量範囲は6,000〜26,000であることが
分かる。 実施例2(オゾンによるターポリマーの分解) 実施例1で明らかになったように、イソプレンスルホン
酸/アクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル
(モル比20/70/10)のターポリマーをスケール
防止剤として使用する場合の最適平均分子量範囲は、
6,000〜26,000である。そこで、平均分子量が
13,000のイソプレンスルホン酸/アクリル酸/メ
タクリル酸−2−ヒドロキシエチル(モル比20/70
/10)のターポリマーを合成し、このターポリマーを
脱塩水に添加して、200mg/L水溶液1Lを調製し
た。この水溶液を1Lビーカーに入れ、ビーカーを水温
を30℃に調整した恒温水槽に入れ、オゾン発生器[朝
日テクニグラス(株)、ラボオゾン250型]により発生
させたオゾンを50mg/hの速度で、ガラスフィルター
製散気管を通してビーカー内の水溶液に吹き込み、所定
時間ごとに水溶液をサンプリングして、ターポリマーの
平均分子量をGPC法により測定した。また、実施例1
と同様にして、これらの平均分子量の異なるタポリマー
水溶液を使用して、限界ゲル生成カルシウム硬度、限界
りん酸カルシウム沈殿防止濃度及び限界水酸化鉄沈殿防
止濃度を求めた。結果を、第2表に示す。
【0012】
【表2】
【0013】第2表に見られるように、イソプレンスル
ホン酸/アクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエ
チル(モル比20/70/10)のターポリマーは、オ
ゾンにより分解され、オゾンとの接触時間が長くなるほ
どその平均分子量が低下する。また、平均分子量が低下
すると、カルシウムイオンとゲル化しやすくなり、水酸
化鉄に対するスケール防止効果が低下する。一方、りん
酸カルシウムに対するスケール防止効果は、平均分子量
が低下してもそれほど低下しない。この結果より、イソ
プレンスルホン酸/アクリル酸/メタクリル酸−2−ヒ
ドロキシエチル(モル比20/70/10)のターポリ
マーを使用している水系において、オゾンによる殺菌処
理を実施する場合には、ターポリマーの平均分子量が
6,000以上で維持できればよく、平均分子量13,0
00のターポリマーを用いたとき、オゾン50mg/L/
hを吹き込んでいる水系では、オゾンとの接触時間は1
時間以内とすればよいことが分かる。 実施例3(オゾンによるコポリマーの分解) イソプレンスルホン酸/アクリル酸/メタクリル酸−2
−ヒドロキシエチル(モル比20/70/10)のター
ポリマーの代わりに、平均分子量8,000のアクリル
酸/アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸
(モル比90/10)を用い、実施例2と同様にして、
オゾンと10時間接触させ、コポリマーの平均分子量、
限界ゲル生成カルシウム硬度、限界りん酸カルシウム沈
殿防止濃度及び限界水酸化鉄沈殿防止濃度を求めた。 実施例4(オゾンによるコポリマーの分解) イソプレンスルホン酸/アクリル酸/メタクリル酸−2
−ヒドロキシエチル(モル比20/70/10)のター
ポリマーの代わりに、平均分子量10,700のアクリ
ル酸/3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホ
ン酸(モル比85/15)を用い、実施例2と同様にし
て、オゾンと10時間接触させ、コポリマーの平均分子
量、限界ゲル生成カルシウム硬度、限界りん酸カルシウ
ム沈殿防止濃度及び限界水酸化鉄沈殿防止濃度を求め
た。 実施例5(オゾンによるコポリマーの分解) イソプレンスルホン酸/アクリル酸/メタクリル酸−2
−ヒドロキシエチル(モル比20/70/10)のター
ポリマーの代わりに、平均分子量9,000のアクリル
酸/3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンスルホン
酸(モル比80/20)を用い、実施例2と同様にし
て、オゾンと10時間接触させ、コポリマーの平均分子
量、限界ゲル生成カルシウム硬度、限界りん酸カルシウ
ム沈殿防止濃度及び限界水酸化鉄沈殿防止濃度を求め
た。実施例3〜5の結果を、第3表に示す。
【0014】
【表3】
【0015】第3表に見られるように、アクリル酸/ア
クリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸コポリマ
ー及びアクリル酸/3−アリロキシ−2−ヒドロキシプ
ロパンスルホン酸コポリマーも、オゾンと接触すること
により、平均分子量が低下し、それに伴ってスケール防
止効果も低下する。 実施例6(ターポリマーの平均分子量の半減時間)実冷
却水系では、ポリマー系スケール防止剤は通常10〜3
0mg/Lで冷却水中に添加され、殺菌のために使用され
る冷却水中のオゾン濃度は通常0.2〜0.5mg/Lであ
る。したがって、冷却水中でのポリマー系スケール防止
剤とオゾンの濃度比は、20:1〜150:1となる。
ポリマー濃度を10〜30mg/Lとすると、その平均分
子量測定が困難となるために、ポリマー濃度150mg/
Lの水溶液を使用して、ポリマー濃度とオゾン供給速度
及び接触時間がポリマー系スケール防止剤の分解速度に
与える影響について試験した。なお、この試験では、ポ
リマー濃度に対するオゾン濃度の比は、実水系よりやや
高い値とした。実施例1で合成し平均分子量100,0
00〜13,000の6種のイソプレンスルホン酸/ア
クリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(モル
比20/70/10)のターポリマーを脱塩水に加え、
各ターポリマーの濃度150mg/L水溶液を調製した。
これらの溶液10Lを容量10Lのビーカーに入れ、水
温を30℃に調整した恒温水槽に入れた。オゾン発生器
[朝日テクニグラス(株)、ラボオゾン250型]により
発生させたオゾンを50mg/h(5mg/L/h)、10
0mg/h(10mg/L/h)又は200mg/h(20mg
/L/h)の速度で、ガラスフィルター製散気管を通し
てビーカー内の水溶液に吹き込み、経時的に、水溶液中
のポリマー系スケール防止剤の平均分子量をGPC法に
より測定した。このようにして、ポリマーがオゾンによ
り分解されて平均分子量が初期平均分子量の1/2にな
るまでのオゾンとの接触時間を求めた。結果を、第4表
に示す。
【0016】
【表4】
【0017】第4表に見られるように、イソプレンスル
ホン酸/アクリル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエ
チル(モル比20/70/10)のターポリマーは、オ
ゾンにより分解され、その分解速度はオゾン供給速度が
増大すると大きくなる。ターポリマーの濃度が一定の場
合には、オゾンの供給速度が2倍になると、ターポリマ
ーの分解速度は約4倍となる。一方、ポリマー濃度とオ
ゾンの供給速度が一定であれば、ターポリマーの分解速
度は初期平均分子量に関係なくほぼ一定であること、す
なわち、平均分子量の半減時間は、ほぼ一定であること
が分かる。これらのデータより、ターポリマーの初期平
均分子量とターポリマー濃度とオゾンの供給速度が決ま
れば、ターポリマーがオゾンと接触した場合の一定時間
後のターポリマーの平均分子量を予測することができ
る。ターポリマーの濃度が150mg/Lで、オゾン供給
速度が10mg/L/hのとき、平均分子量の半減時間は
約17時間である。この条件下において、初期平均分子
量100,000、26,000又は13,000のター
ポリマーを使用すると、ターポリマーの水酸化鉄に対す
るスケール防止効果が低下し、カルシウムイオンとのゲ
ル化が起こりやすくなる平均分子量である6,000ま
で分子量が低下する時間は、それぞれ68時間、34時
間及び17時間と予測される。 実施例7(ターポリマーの平均分子量低下とスケール防
止効果の関係) 実施例1で合成した平均分子量100,000、26,0
00及び13,000のイソプレンスルホン酸/アクリ
ル酸/メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル(モル比2
0/70/10)のターポリマーを脱塩水に溶解し、そ
れぞれ濃度150mg/Lの水溶液10Lを調製した。こ
れらの水溶液を10Lビーカーに入れ、水温を30℃に
調整した恒温水槽に入れ、オゾン発生器[朝日テクニグ
ラス(株)、ラボオゾン250型]により発生させたオゾ
ンを100mg/h(10mg/L/h)の速度で、ガラス
フィルター製散気管を通してビーカー内の水溶液に吹き
込んだ。実施例6の結果から、オゾン供給速度10mg/
L/hのときのターポリマーの平均分子量の半減時間は
約17時間なので、初期平均分子量100,000のタ
ーポリマーは、オゾンと50時間接触して分解された後
の平均分子量が、良好なスケール防止効果が発揮される
6,000〜26,000の範囲まで低下することが予測
される。一方、初期平均分子量が13,000又は26,
000のターポリマーは、オゾンにより分解されて平均
分子量が2,500以下になり、スケール防止効果が低
下することが予測される。50時間後に、ターポリマー
の平均分子量をGPC法により測定し、実施例1と同様
にして、オゾンによって分解されたターポリマーについ
て、カルシウムイオンとのゲル化試験、りん酸カルシウ
ム沈殿防止試験及び水酸化鉄沈殿防止試験を行った。結
果を、第5表に示す。
【0018】
【表5】
【0019】第5表に見られるように、オゾン処理を実
施しない場合には良好なスケール防止効果を発揮する初
期平均分子量26,000及び13,000のターポリマ
ーは、オゾンにより分解されて平均分子量が低下し、ス
ケール防止効果が低下している。これに対して、初期平
均分子量100,000のターポリマーは、オゾンによ
り分解され、その平均分子量がスケール防止効果を発揮
するための最適領域まで低下したために、良好なスケー
ル防止効果を示している。これらの結果は、オゾンによ
り分解され、平均分子量の低下によって、そのスケール
防止効果が低下するポリマー系スケール防止剤の効果の
低下を回避する方法として、下記の方法が有効であるこ
とを示している。すなわち、(1)ポリマー系スケール防
止剤の平均分子量とスケール防止効果の関係から、スケ
ール防止効果を発揮するための最適平均分子量範囲を求
める。(2)オゾン供給速度と、ポリマー系スケール防止
剤の平均分子量の低下速度の関係を試験により求める。
(3)実水系のオゾン供給速度、ポリマー系スケール防止
剤とオゾンとの接触時間、すなわち、添加されたポリマ
ー系スケール防止剤が系外に排出されるまでの時間よ
り、オゾンによる分解後のポリマー系スケール防止剤の
平均分子量が、スケール防止効果を発揮する最適平均分
子量範囲に入るポリマー系スケール防止剤の初期平均分
子量を求める。(4)該初期平均分子量のポリマー系スケ
ール防止剤を対象水系に添加する。
【0020】
【発明の効果】本発明のスケール防止方法によれば、殺
菌のために使用されるオゾンにより、ポリマー系スケー
ル防止剤が分解され、平均分子量がその最適範囲以下に
低下して、スケール防止効果が低下する水系において、
オゾンにより分解された後のポリマー系スケール防止剤
の平均分子量を予測し、分解後の平均分子量が最適平均
分子量範囲に入る初期平均分子量のポリマー系スケール
防止剤を添加することにより、良好なスケール防止効果
を得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 5/00 620 C02F 5/00 620B 620D (72)発明者 平野 昭英 シンガポール ジュー クン ロード 30 クリタ(シンガポール)プライベイト リミテッド内 (72)発明者 ハーマン ケンペン ドイツ国 フィアゼン インダストリーリ ング 43 クリタヨーロッパ ゲー・エ ム・ベー・ハー内 (72)発明者 石川 克廣 東京都中央区築地2丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内 (72)発明者 白谷 正広 東京都中央区築地2丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】殺菌のためにオゾンが使用されている水系
    において、オゾンにより分解された後の平均分子量がス
    ケール防止のための最適平均分子量範囲となる高分子量
    のポリマー系スケール防止剤を添加することを特徴とす
    るスケール防止方法。
  2. 【請求項2】ポリマー系スケール防止剤が、アクリル
    酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸又はイ
    タコン酸のホモポリマー又はコポリマーである請求項1
    記載のスケール防止方法。
  3. 【請求項3】(1)試験により、ポリマー系スケール防
    止剤の平均分子量とスケール防止効果の関係から、スケ
    ール防止効果を発揮するための最適平均分子量範囲を求
    め、(2)試験により、オゾンの供給速度とポリマー系
    スケール防止剤の分解速度との関係を求め、(3)オゾ
    ンの供給速度及びポリマー系スケール防止剤とオゾンの
    接触時間より、分解後のポリマー系スケール防止剤の平
    均分子量がスケール防止効果を発揮する最適平均分子量
    範囲内になる初期平均分子量を求め、(4)該初期平均
    分子量のポリマー系スケール防止剤を水系に添加する請
    求項1記載のスケール防止方法。
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